產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與實(shí)踐 【摘要】闡述以沉浸感、交互性和構(gòu)想性為主要特性的虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展為產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程改革所帶來的新啟發(fā)和思維。提出在虛擬仿真技術(shù)背景下產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程創(chuàng)新改革的路徑。認(rèn)為虛擬技術(shù)帶來的技術(shù)創(chuàng)新是不可逆轉(zhuǎn)的，其所蘊(yùn)含的高科技元素可以為產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程發(fā)展提供更多元化的形式，也為設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)提供更廣闊的平臺。

　【關(guān)鍵詞】虛擬仿真；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；教學(xué)改革 隨著科技與互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，教育現(xiàn)代化實(shí)施加快推進(jìn)，推動以互聯(lián)網(wǎng)和新興技術(shù)等手段服務(wù)教育教學(xué)過程的新型教育教學(xué)模式。在此發(fā)展趨勢下，傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程充分利用新興信息技術(shù)開展人才培養(yǎng)模式和教學(xué)方法改革顯得十分重要與迫切。而虛擬仿真技術(shù)發(fā)展為產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程創(chuàng)新、改革教學(xué)形式和手段，提供了巨大潛力和技術(shù)支撐。

　1 虛擬仿真技術(shù)目前應(yīng)用和發(fā)展的現(xiàn)狀 虛擬仿真指借助計(jì)算機(jī)及最新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機(jī)交互手段，它在多維信息空間上創(chuàng)建具有交互效能多維化的虛擬信息環(huán)境，使用戶具有身臨其境的沉浸感，具有與環(huán)境完善的交互作用能力，并有助于啟發(fā)構(gòu)思。目前虛擬仿真技術(shù)已在航空航天、軍事、科研、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、教育、娛樂等許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。國外高校運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行了一系列值得關(guān)注和學(xué)習(xí)的教育變革與應(yīng)用創(chuàng)新。國外高校以信息技術(shù)推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的案例中，提倡建設(shè)具備數(shù)字化學(xué)習(xí)條件和虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的未來教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，使教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相結(jié)合，這能夠節(jié)省購買昂貴設(shè)備的費(fèi)用，還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的共享。如在英國，英國開放大學(xué)開放科學(xué)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了 3D 沉浸式環(huán)境，可支持遠(yuǎn)程控制、虛擬儀器、交互多媒體實(shí)驗(yàn)以及在線分析研究的研發(fā)平臺，目前實(shí)驗(yàn)室能夠在線實(shí)現(xiàn)所有的實(shí)驗(yàn)室功能，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)可以完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。而且，實(shí)驗(yàn)室還架設(shè)了一批集網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和虛擬現(xiàn)實(shí)為一體的實(shí)驗(yàn)室，可以實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的在線共享等功能。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展需要較大的資金投入，而且起點(diǎn)難度高。國內(nèi)對其的研究起步較晚，所以與一些早期發(fā)展技術(shù)的國家比較起來有差距，但政府及相關(guān)學(xué)科的專家已經(jīng)對其加以重視，并制定和開展對虛擬仿真技術(shù)研究的計(jì)劃，例如九五計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、863 計(jì)劃等都把虛擬仿真技術(shù)列入了研究項(xiàng)目。北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是最早進(jìn)行虛擬仿真技術(shù)研究和應(yīng)用的高校，重點(diǎn)關(guān)注虛擬仿真基礎(chǔ)性研究和航空仿真，已研究開發(fā)出用于飛行員訓(xùn)練的 VR 系統(tǒng)，從多方面優(yōu)化和提升了培養(yǎng)飛行員的過程與效果。而在教學(xué)改革方面，國內(nèi)各高校分別進(jìn)行不同學(xué)科、專業(yè)內(nèi)的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)改革研究，如桂林理工大學(xué)王建華等教師在 2018 年 2 月《湖南包裝》雜志上

　發(fā)表的《新工科背景下包裝設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新平臺的構(gòu)建》，該教改論文從包裝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊、包裝設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)�塊和包裝設(shè)計(jì)創(chuàng)新模塊 3 個(gè)模塊為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建了包裝設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新平臺，并應(yīng)用于實(shí)踐，取得預(yù)期成果。目前虛擬仿真技術(shù)向民用商業(yè)領(lǐng)域推廣和應(yīng)用的趨勢非常強(qiáng)，從應(yīng)用而言，虛擬仿真現(xiàn)在已經(jīng)逐步深入到人們生活中的方方面面。

　2 虛擬仿真技術(shù)背景下產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程改革思路 隨著虛擬仿真技術(shù)在各領(lǐng)域的普及與深入，以及逐步介入到教育教學(xué)中。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)應(yīng)用型學(xué)科的特點(diǎn)和專業(yè)特性，在虛擬仿真技術(shù)背景下有以下幾個(gè)方面的改革思路。

　2.1 利用虛擬仿真技術(shù)打破實(shí)踐教學(xué)瓶頸 因?yàn)樵O(shè)計(jì)本身是一門應(yīng)用學(xué)科，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)方案當(dāng)中課程設(shè)置有占比不少的實(shí)踐類課程，如模型制作、傳統(tǒng)工藝與制作等課程，這些課程教學(xué)涉及到產(chǎn)品模型的制作和產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。產(chǎn)品模型制作是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)。在課程當(dāng)中制作模型和對產(chǎn)品模型實(shí)驗(yàn)的主要目的是幫助設(shè)計(jì)師推敲設(shè)計(jì)形態(tài)，展示與交流設(shè)計(jì)理念，驗(yàn)證設(shè)計(jì)成果。但是通常模型制作耗時(shí)長，資源消耗大，部分模型制作步驟對身體和環(huán)境有影響，而且存在場地、設(shè)備經(jīng)費(fèi)不足以及部分加工機(jī)械操作危險(xiǎn)性大等問題，因此對于模型制作實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)效果制約較大。而借助虛擬技術(shù)將模型制作實(shí)踐環(huán)節(jié)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，能夠?yàn)楫a(chǎn)品模型制作提供更豐富的資源與加工方式選擇，有效解決實(shí)踐教學(xué)資源有限的問題。對產(chǎn)品模型人機(jī)工程和機(jī)械機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)合理性等驗(yàn)證分析的手段也更豐富、更科學(xué)，交互效果更好，能有效解決傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)方式陳舊等問題。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)完成后，引入自主研發(fā)的傳統(tǒng)工藝文化虛擬仿真項(xiàng)目，如廣西木作器具虛擬實(shí)驗(yàn)平臺、侗族木作結(jié)構(gòu)建筑虛擬實(shí)驗(yàn)平臺等，不僅能夠很好地學(xué)習(xí)和有效傳承中國優(yōu)秀傳統(tǒng)手工技藝，而且拓展了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，也突破學(xué)生在民俗、民藝等領(lǐng)域研究學(xué)習(xí)必須外出實(shí)地考察的局限。

　2.2 打造智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程群與虛擬技術(shù)相融合 在互聯(lián)網(wǎng)思維的影響下，新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)使得創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成為現(xiàn)今新型教育發(fā)展的核心，而設(shè)計(jì)思維及設(shè)計(jì)相關(guān)課程又是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，因此對產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程設(shè)置需進(jìn)一步完善。在體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展下，用戶對體驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求越來越高，產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要滿足用戶“交互、即時(shí)、精準(zhǔn)、個(gè)性化”的要求。傳統(tǒng)產(chǎn)品從技術(shù)和理念層面都難以滿足用戶的體驗(yàn)需求，而虛擬仿真技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)課程需打造與虛擬仿真技術(shù)能完美結(jié)

　合的智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程群，在產(chǎn)品研究類別上主要針對智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)、服務(wù)與體驗(yàn)設(shè)計(jì)，就其開發(fā)、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、生產(chǎn)、后續(xù)市場活動進(jìn)行教學(xué)研究。

　2.3 利用虛擬仿真平臺推動產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展 通過信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)合高校協(xié)同育人機(jī)制，校企合作，邀請企業(yè)或工作經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)家、設(shè)計(jì)師以現(xiàn)場指導(dǎo)、工作坊或講座的形式為學(xué)生作學(xué)習(xí)指導(dǎo)，以訓(xùn)練和提高學(xué)生的專業(yè)設(shè)計(jì)技能，并且把企業(yè)課題、項(xiàng)目帶入產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)課堂，充分利用虛擬教學(xué)平臺優(yōu)勢來進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)和驗(yàn)證，不僅節(jié)省了企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)成本和產(chǎn)品驗(yàn)證的時(shí)間成本，還能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，錘煉學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力。積極組織學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新杯活動、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽。以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)教學(xué)為依托，利用虛擬仿真平臺把專業(yè)課程和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程有機(jī)結(jié)合，開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，增加實(shí)踐教學(xué)比重，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目融入其中，不僅能夠豐富虛擬教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的三創(chuàng)能力和實(shí)踐能力，還能夠培養(yǎng)學(xué)生成為具有創(chuàng)新思維、掌握創(chuàng)業(yè)知識、專業(yè)技能扎實(shí)和適應(yīng)社會發(fā)展的新型人才。積極開展虛擬仿真項(xiàng)目研究或?qū)W習(xí)活動，借助學(xué)生參加大學(xué)生廣告大賽、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、工業(yè)設(shè)計(jì)大賽、中南星獎(jiǎng)藝術(shù)設(shè)計(jì)大賽以及其他比賽等載體開展項(xiàng)目研究或?qū)W習(xí)活動，由指導(dǎo)教師根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)擬定切合學(xué)生實(shí)際的小型項(xiàng)目或?qū)ｎ}，也可由教師在自己的研究項(xiàng)目中選出某個(gè)子項(xiàng)目作為研究式學(xué)習(xí)的課題，或由學(xué)生自己選題。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下開展依托虛擬仿真技術(shù)平臺的產(chǎn)品開發(fā)活動，廣泛收集資料、收集信息，獨(dú)立分析、研究，在研究中學(xué)習(xí)。通過項(xiàng)目研究，初步培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，對學(xué)生在專業(yè)研究和應(yīng)用方面加以訓(xùn)練，使學(xué)生具備一定的基本設(shè)計(jì)素質(zhì)和能力。

　3 結(jié)語 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展一直由經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展所推動，從早期以人為本發(fā)展至以用戶體驗(yàn)為核心，無不顯示每個(gè)年代、時(shí)期生產(chǎn)發(fā)展背景影響下的設(shè)計(jì)思潮對設(shè)計(jì)創(chuàng)新體系的觸動。因此，在虛擬仿真技術(shù)發(fā)展迅速的當(dāng)下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程改革尤為重要，通過以上幾點(diǎn)進(jìn)行改革，雖有些許成果，但仍有不足之處，還需要繼續(xù)研究與探索加以實(shí)踐，以摸索出更好的教學(xué)方式。

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